АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

СВАРКА В XXI ВЕКЕ

Читайте также:
  1. Автоматическая дуговая сварка под слоем флюса
  2. И сварка взрывом
  3. Плазменная сварка и резка
  4. Полуавтоматическая сварка плавящимся электродом в углекислом газе.
  5. Ручная дуговая сварка (РДС)
  6. Ручная дуговая сварка покрытыми плавящимися электродами
  7. Стыковая сварка
  8. Точечная сварка
  9. Электродуговая сварка
  10. Электроконтактная сварка

 

Специалисты ведущих стран мира уделяют большое внимание оценке достижений науки и техники в области сварки в прошедшем столетии, а также прогнозу приоритетных и перспективных направ­лений развития сварки и родственных технологий в интересах про­мышленного производства в начале XXI века. В последние годы это­му посвящены международные и национальные конференции, мно­гочисленные публикации ведущих учёных и специалистов. Расши­ряется практика проведения рабочих встреч экспертов по выработке стратегии развития науки и производства в области сварки.

Некоторые наиболее актуальные темы по вышеназванной тема­тике затрагиваются в настоящей главе.

5.1. ПРОБЛЕМЫ СВАРКИ НА РУБЕЖЕ ВЕКОВ

Можно с уверенностью сказать, что на пороге третьего тысячеле­тия сварка - один из ведущих технологических процессов. До 2/3 мирового потребления стального проката идет на производство сварных конструкций и сооружений. Сварке подвергаются практи­чески любые металлы и неметаллы в любых условиях - на земле, в морских глубинах и в космосе. Толщина свариваемых деталей ко­леблется от микрометров до метров, масса сварных конструкций — от долей грамма до сотен и тысяч тонн. Зачастую сварка является единственно возможным или наиболее эффективным способом со­здания неразъемных соединений конструкционных материалов и получения заготовок, максимально приближенных к оптимальной форме готовой детали или конструкции.

Более половины валового национального продукта промышленно развитых стран создается с помощью сварки и родственных техно­логий, к которым мы относим наплавку, пайку, резку, нанесение по­крытий, склеивание различных материалов. Научно-техническое по­нятие «сварка» охватывает такие смежные направления, как заготовка и сборка, диагностика и неразрушающий контроль, техника без­опасности и экология процессов сварки.

В различных странах в сварочном производстве заняты не менее 5 млн. человек, из них 70-80 % выполняют электродуговые процессы. К началу XXI века лидирующее положение на рынке сварочного обо­рудования заняла аппаратура для дуговой сварки. Объемы ее произ­водства и дальше будут возрастать в основном за счет аппаратуры для сварки порошковой и сплошной проволоками при сокращении доли оборудования для ручной дуговой сварки покрытыми электро­дами.

Машины для контактной сварки прочно удерживают второе мес­то на рынке сварочного оборудования, объемы их применения также имеют тенденцию к росту. Доля оборудования для газовой сварки и резки сокращается, но остается достаточно большой.

Ощутимые изменения наблюдаются на мировом рынке свароч­ных материалов. И здесь материалы для механизированных видов сварки, в первую очередь порошковая и сплошная проволоки, уве­ренно теснят по объемам продаж на рынке покрытые электроды для ручной дуговой сварки.

За последние 20 лет в промышленно развитых странах доля ме­талла, наплавляемого ручной дуговой сваркой, снизилась почти в три раза и составляет сейчас 20-30 %. Есть основания полагать, что в обозримом будущем доля ручной дуговой сварки (по наплавлен­ному металлу) в промышленных странах стабилизируется на уров­не 15-25 %, а в остальных странах снижение будет менее интен­сивное.

Основой сварочного производства останется сварка плавлением. Будут совершенствоваться техника и технология этого процесса. Одним из примеров в этой области является создание у нас способа дуговой сварки по активирующему флюсу, который за рубежом по­лучил название А-ТИГ.

Безусловно, будут расширяться области применения лазерных технологий как наиболее универсальных в арсенале сварки и род­ственных процессов. В 90-х годах только в мировой автомобильной промышленности уже эксплуатировалось более 4000 лазерных сис­тем для резки и сварки. Перспективно использование для сварки мощных диодных лазеров, имеющих более высокий КПД.

Уникальны возможности применения электронно-лучевой свар­ки, позволяющей сваривать за один проход металлы толщиной до 200-300 мм. Значительно увеличить габариты свариваемых из­делий можно с помощью электронно-лучевой сварки в локальном вакууме.

Способ электрошлаковой сварки имел большое значение для раз­вития тяжелого машиностроения. Исследования, выполненные в на­шем институте, установили, что скорость электрошлаковой сварки можно существенно увеличить (в 4—5 раз) и тем самым уменьшить перегрев металла. Это дает основание предполагать, что в ближай­шие годы электрошлаковая сварка в новом варианте займет достой­ное место в процессе производства крупногабаритных толстостен­ных изделий.

В последние годы мировое сварочное производство характеризу­ется массовым применением источников питания инверторного типа для дуговой сварки. Главное преимущество этих источников состо­ит в широчайших возможностях, которые открываются для автома­тического управления всеми стадиями сварочного процесса, вклю­чая перенос электродного металла, движение металла в сварочной ванне, кристаллизацию шва и его дегазацию, придание необходимой формы и качества поверхности шва.

Контактная сварка сопротивлением (точечная, рельефная и роли­ковая) относится к числу наиболее распространенных способов. Воз­можно, контактную сварку немного потеснит лазерная, в особеннос­ти там, где используется металл с покрытиями.

Еще далеко не исчерпаны возможности контактной сварки оплав­лением. Несомненно, что дальнейшее совершенствование автомати­ческого управления и систем питания мощных машин позволят ус­пешно решить многие технические проблемы, особенно при производстве изделий с большим поперечным сечением из различ­ных металлических материалов.

Бурное развитие приборостроения и особенно электронной тех­ники привело к созданию ряда способов сварки в твердой фазе: диф­фузионной, компрессионной и ультразвуковой. Несомненно, появятся и другие способы сварки в твердой фазе, основанные на нагреве и иных способах активации соединяемых поверхностей. Подлежат разрешению сложные проблемы неразрушающего контроля соединений, полученных в твердой фазе, а также диагностики таких со­единений непосредственно в процессе сварки по косвенным призна­кам, фиксируемым автоматически.

Не утратит своего значения и ремонтная сварка. Внимание к ней со стороны специалистов не всегда соответствует ее значению. Нуж­но совершенствовать технику и средства подготовки изделий к ре­монту, создавать специализированное сварочное оборудование, но­вые материалы, обеспечивающие получение соединений высокого качества в сложных условиях, создавать технологии ремонта без пред­варительного нагрева изделий.

Одной из важнейших составных частей сварочного производства является наплавка. Из общего объема сварочных материалов для на­плавки используется 8-10 % электродов и сплошных проволок, до 30 % порошковых проволок и практически все спеченные и порош­ковые ленты. В общих объемах наплавочных работ весьма велика доля восстановительной наплавки. Одна из актуальных задач — по­вышение уровня механизации наплавочных работ. Хорошие перспек­тивы имеют способы наплавки, обеспечивающие минимальное проплавление основного металла: электрошлаковая (лентами), плазменно-порошковая, лазерная, микроплазменная.

В последнее время прогрессирует технология нанесения защит­ных и специальных покрытий методами газотермического, плазменно-дугового и детонационного напыления, электронно-лучевого ис­парения и парофазной конденсации материалов в вакууме.

Остается актуальной проблема сварки новых материалов: спла­вов на основе железа, никеля, меди, алюминия, титана и многих ин­терметаллидов. Обширна и непрерывно увеличивается область при­менения полупроводниковых материалов, использование которых неразрывно связано с проблемой их соединения с металлическими материалами.

Во всем мире широким фронтом ведутся исследования, направ­ленные на улучшение свариваемости высокопрочных алюминиевых сплавов, увеличение прочности и других служебных характеристик сварных соединений. ИЭС им. Е. О. Патона совместно с Институтом проблем материаловедения НАН Украины нашли принципиально новое решение улучшения свариваемости перспективных сплавов алюминия, в частности создав новые сварочные проволоки из алюминиевых сплавов, содержащих повышенное количество скан­дия (0,5-0,8 %). При добавках скандия повышается сопротивление разрушению сварных соединений высокопрочных алюминиевых сплавов.

Проводимые в течение многих лет фундаментальные исследова­ния проблем металлургии сварки титана и его сплавов позволили создать эффективные технологии, обеспечивающие получение свар­ных соединений с элементами толщиной 0,5-1000 мм.

Разнородные материалы (алюминий - сталь, медь - алюминий, титан - сталь и др.) находят все более широкое применение в машино­строении, атомной энергетике, ракетостроении и других отраслях современной промышленности. Для получения неразъемных соеди­нений указанных материалов с уникальными физико-механически­ми свойствами наиболее перспективны такие процессы, как диффу­зионная сварка, сварка взрывом, магнитно-импульсная сварка, пай­ка, склеивание, механическое (штепсельное) соединение. Особое значение приобретают технологии склеивания. В настоя­щее время создано большое количество клеевых композиций, по­зволяющих соединять металлы, сплавы, пластмассу, резину и дру­гие материалы практически в любых сочетаниях. Дальнейшее на­правление совершенствования этой технологии определяется тре­бованиями повышения прочности, надежности и долговечности кле­еных и клеесварных соединений при различных условиях эксплуа­тации.

В последние десятилетия в качестве конструкционного материа­ла все большее внимание привлекают полимеры и композиты на их основе. Созданы современные технологии для сварки труб из тер­мопластов, используемых при сооружении газопроводов, водопро­водов, коммуникационных систем. Есть несомненные успехи в об­ласти ультразвуковой сварки, сварки токами высокой частоты, тре­нием и другими способами соединения этих перспективных мате­риалов.

Одна из важнейших проблем будущего века — освоение косми­ческого пространства. В решении этой проблемы важную роль дол­жна сыграть сварка. Пока наиболее перспективным способом в ус­ловиях космического пространства мы считаем электронно-лучевую сварку. Не исключено, что в недалеком будущем будут созданы об­разцы лазерных устройств для этих целей.

Цикл экспериментов по электронно-лучевой сварке, резке и пай­ке, а также нанесении покрытий в открытом космосе, выполненных ИЭС им. Е. О. Патона совместно с НПО «Энергия», позволил изу­чить особенности получения сварных соединений и функциональ­ных покрытий в условиях вакуума и микрогравитации, оценить возможности человека в скафандре выполнять функции сварщика. Создана и эксплуатировалась на орбитальной станции «Мир» сис­тема многократного раскрытия и складывания солнечных батарей протяженностью 15 м. Конструкция оказалась весьма надежной.

В XXI веке резко расширится освоение глубин Мирового океана, что, в свою очередь, потребует создания новых сварочных техноло­гий. При современном уровне техники дуговая сварка порошковой проволокой так называемым «мокрым» способом осуществляется на глубинах нескольких десятков метров. Существуют серьезные огра­ничения по номенклатуре металлов, пригодных для сварки таким способом, и по предельным глубинам, где может быть обеспечено получение качественных соединений.

Выполнение сварки в специальных камерах («сухой» способ свар­ки) в присутствии человека имеет также немало ограничений, в том числе и по глубине, к тому же он слишком дорогостоящий. В буду­щем вполне вероятна возможность применения лазерного излуче­ния как для резки, так и для сварки в камерах на большой глубине. Не исключена возможность применения в указанных условиях кон­тактной стыковой сварки. Предварительные эксперименты подтвер­дили перспективность использования этого способа сварки под во­дой. Достаточно сказать, что созданные в нашем институте техноло­гия и оборудование, в котором камера встроена в сварочную маши­ну, впервые в мире успешно прошли опытно-промышленную про­верку при сварке реальных конструкций под водой.

Необходимы совершенствование как «мокрого», так и «сухого» способов сварки, а также разработка новых механизированных спо­собов сварки и оборудования, пригодных для использования на ки­лометровой глубине. Это не фантазия, а настоятельная потребность, связанная с неизбежностью прокладки в ближайшие годы газо- и нефтепроводов на такой глубине, а также и с добычей в будущем минерального сырья со дна Мирового океана. Создание экономичных, надежных и долговечных сварных кон­струкций, работающих на земле и под водой, при большом разбросе температур, в агрессивных средах и при интенсивном облучении, является важной научно-технической проблемой.

Исторически сложилось так, что многие из существующих ответ­ственных сварных конструкций приближаются к своему критичес­кому возрасту. Поэтому весьма актуальна проблема разработки нау­чно обоснованных подходов к оценке и продлению ресурса эксплуа­тируемых сварных конструкций. Такие подходы должны базироваться на комплексном анализе всех стадий их жизненного цикла, включая проектирование, изготовление и эксплуатацию.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)